專利名稱：差速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于機動車輛等的差速器。
背景技術：
近年來，結構簡單且成本低廉的差速器正在得到普及。專利文獻1公開了一種差速器，其構成為差速器殼體由一體構件形成，將加工工具從殼體的開口插入殼體，將差速器殼體的內部加工成球形內表面，插入小齒輪和一對側齒輪，并且這些齒輪的背面以球形內表面支撐。球形墊圈介于齒輪的背面與球形內表面之間。在該差速器中，可簡化差速器殼體的外部和內部形狀，容易加工，小齒輪和一對的側齒輪也可以緊湊地進行組合并設置于差速器殼體的內部。另外，小齒輪與該對側齒輪的嚙合反作用力分別滑動地支撐在球形背面上，因此， 齒輪的滑動摩擦性質穩定，并且齒輪的耐久性高。然而，當該差速器安裝在車輛上時，在左右輪與行車路面之間互相的摩擦阻力不同時，由于該差速器的特性，驅動力難以超過較低的摩擦阻力側的車輪的驅動力。該問題以往在技術上被理解為沒有差速限制功能的差速器(稱為所謂的“傳統差速器”)所固有的構造和功能。與該傳統差速器形成對比，具有差速限制功能的各種差速器(稱為所謂的限滑差速器，LSD =Limited Slip Diff)正廣泛應用在運動型和4WD車輛上。即使在搭載有傳統差速器的普通車輛中，不會僅在路況良好的情況下行車，至少為了提高其起動和爬坡性能時，這樣的差速限制功能也是必要的。另一方面，在普通車輛中，即使附加了差速限制功能，經常會發生應該改善行車狀態的操控的、現有的LSD行程的差速限制作用力不需要的情況，對應于這樣的情況，施加了復雜的控制的左右車輪的制動控制所引起的車輛性能的改善也應該得到考慮。但是，由于不能完全消除高成本和駕駛員與車輛間的相關性的不協調，在普通車輛中，即使不需要現有的LSD行程的差速限制作用力，也仍然認為與動力系統聯動響應良好的LSD是有用的。專利文獻2公開了一種差速器，其中殼體由一體構件形成，并且小齒輪和一對側齒輪從殼體的開口插入設置，由在該對側齒輪和殼體之間所形成的錐形表面提供差速限制功能。該差速器，在現有的LSD中是最簡單的構成。然而，考慮到普及結構簡單、成本低廉的差速器的技術背景，有必要在差速器殼體和該對側齒輪上形成錐形表面，這引起以下問題。第一，錐面形狀的圓錐角需要嚴格的加工精度，這延長了加工和裝配工時。第二，錐形表面特別設置在側齒輪的外側，因此沿徑向和軸向方向擴大了差速器的體積。第三，盡管作為另一實施例，公開了將多片式離合器用作差速限制功能部分的機構，但顯然的是，增加了所包括的部件的數量，并擴大了差速器的體積。現有技術文獻專利文獻1 日本特開2009-250320號公報專利文獻2 日本特開2003-294109號公報
發明內容
本發明所要解決的課題在于結構簡單且成本低廉的差速器的普及和與動力系統的聯動響應良好的LSD之間的兼容問題。本發明的特征在于為了能夠滿足結構簡單且成本低廉的差速器的普及、且獲得與動力系統的聯動響應良好的LSD (限滑差速器)，提供一種差速器，其包括可旋轉自如地被支撐的差速器殼體、可自轉地支撐于該差速器殼體內的小齒輪、以及相對旋轉自如地支撐于所述差速器殼體內的與小齒輪嚙合的一對側齒輪，在殼體的內表面上形成有可自轉滑動地支撐所述小齒輪以及側齒輪的球面形凸背面部的球面形小齒輪凹支撐面部以及側齒輪凹支撐面部，在所述差速器殼體的側齒輪凹支撐面部側滑動的所述側齒輪的凸背面部形成在所述側齒輪的齒部。發明的效果本發明具備上述的構成，因此在齒輪與殼體之間具備球面形的支持部的差速器中，可以使差速器殼體的側齒輪凹支撐面部與側齒輪凸背面部之間的有效摩擦半徑較大， 可用簡單的結構獲得與驅動系統聯動響應良好的LSD，并能滿足結構簡單且成本低廉的差速器的普及要求。
圖1是上下半剖面位于相差90度的位置的差速器的剖視圖。圖2是側齒輪的剖視圖。(實施例1)圖3是側齒輪的側視圖。(實施例1)圖4是側齒輪的后視圖。(實施例1)圖5是側齒輪的后視立體圖。(實施例1)圖6是示出差速齒輪的裝配中間狀態的差速器的立體圖。(實施例1)圖7是示出差速齒輪的裝配中間狀態的差速器的俯視圖。(實施例1)附圖標記說明1 差速器；3 差速器殼體；9、11 小齒輪凹支撐面部；13、15 側齒輪凹支撐面部； 17 小齒輪；17a、23a、25a 凸背面部；23,25 側齒輪；47,49 側墊圈；56 外徑側齒根圓直徑；58 外徑側齒頂圓直徑；59 節圓錐曲線；61 部分(環形基部)；63 環形凹部；Ll 凸背面部的延伸寬度；L2 齒部處凸背面部的寬度；R 有效摩擦半徑
具體實施例方式通過使球面形的側齒輪的凸背面部形成在側齒輪的齒部，實現了結構簡單且成本低廉的差速器的普及、且獲得與動力系統的聯動響應良好的LSD的目的。實施例1
[差速器的整體構成]圖1是根據本發明的實施例1的差速器的剖視圖，并且該差速器的上下半剖面位于相差達90度的位置。差速器1的殼體3具有齒圈安裝用凸緣部7，該齒圈安裝用凸緣部7環繞圓周方向一體地設置在殼體壁部5的外表面上。小齒輪凹支撐面部9、11(其中，小齒輪凹支撐面部11位于圖1的下部的小齒輪17的背面上，由此指引線由虛線表示)和側齒輪凹支撐面部13、15形成在該差速器殼體3的內表面上。小齒輪凹支撐面部9、11和側齒輪凹支撐面部13、15分別構成同心球面的一部分，該同心球面以殼體3中的小齒輪17和側齒輪23、25 的旋轉軸線的交點為曲率中心C。上述的“構成同心球面的一部分”是指小齒輪凹支撐面部9、11和側齒輪凹支撐面部13、15加工為必要的球面面積即可，因此其他的內壁面被鑄造成具有比凹支撐面部的直徑稍大的直徑，以便起到減少機械加工的作用。然而，如專利文獻2公開的那樣，在該對側齒輪的背面上不提供由錐形表面構成的特殊摩擦面，并且由錐形表面構成的特殊摩擦面不與差速器殼體的內壁面組合，僅在差速器殼體3的內部被機械加工成能夠滑動支撐小齒輪17和側齒輪23、25的球面。因此，本發明的技術構造及其意義完全不同于在專利文獻2中公開的技術構造及其意義。另外，圖示的小齒輪17為雙齒輪型，其中小齒輪17中的一個小齒輪以截面示出， 而另一小齒輪表示為沿軸向觀察的外部形狀。如稍后將描述的圖6所公開的那樣，差速器 1的一對小齒輪包括相對設置的2個。此外，小齒輪17、17和側齒輪23、25為使用錐齒輪的齒輪組，并分別由殼體3的球面形凹支撐面部9、11和凹支撐面部13、15支撐。在沿殼體壁部5的旋轉軸方向的兩側，凸臺部27、四形成于側齒輪凹支撐面部13、 15的外側，能經由軸承可旋轉地支撐在作為未示出的固定側構件的差速器托架上。螺旋凹槽27a、29a形成在凸臺部27、29的內周上，用于朝相反方向導入密封在差速器托架內部的潤滑油。小齒輪軸35的支撐孔37、39穿過在殼體壁部5的彼此面對的該對小齒輪凹支撐面部9、11的中心同軸心地形成。—對窗口 41 (其中，圖1中僅在下部半剖面中示出)靠近凸緣部7形成在殼體壁部5中。該對窗口 41形成為沿轉動半徑的方向彼此面對，使得保持重量平衡。該窗口 41 使得切削刀具從窗口中的任一窗口的插入成為可能，并且還使得殼體3能夠繞穿過所述曲率中心C的加工旋轉軸中心線C-Y圍繞該切削刀具轉動。具有與小齒輪17的一個齒(必要時，也可以是兩個齒以上)對應的形狀的缺口凹部41a形成在窗口 41中，以使得小齒輪 17容易裝配。殼體3構成為被旋床的卡盤夾具夾持，繞加工旋轉軸中心線C-Y轉動，以切削小齒輪凹支撐面部9、11和側齒輪凹支撐面部13、15。小齒輪17中，球面形凸背面部17a經由球面形小齒輪墊圈45可滑動旋轉地支撐在與球面形凸背面部17a同心的球面形小齒輪凹支撐面部9上。小齒輪17可旋轉地支撐在小齒輪軸35上。小齒輪軸35配合地支撐在支撐孔37、39中，通過彈簧銷50防止被拔出和旋轉。側齒輪23、25與小齒輪17嚙合，其球面形凸背面部23a、2fe經由球面形側墊圈 47,49可滑動旋轉地支撐在同心球面形側齒輪凹支撐面部13、15上。[凸背面部和側墊圈]圖2是側齒輪的剖視圖，圖3是側齒輪的側視圖，圖4是側齒輪的后視圖，圖5是側齒輪的后視立體圖。如圖1至5所示，側齒輪23、25是具有相同形狀的錐齒輪，并且齒部53形成在凸臺部51的外周側。內花鍵52形成在凸臺部51的內周。齒部53的齒根圓直徑55形成為從沿軸向方向彎曲的內徑側到沿徑向方向彎曲的外徑側的圓錐形。齒部53的齒頂圓直徑57形成為從內徑側到外徑側的圓錐形。形成為圓錐形的節圓錐曲線59位于沿圓錐形齒根圓直徑55與圓錐形齒頂圓直徑57之間的中徑。凸背面部23a、2fe形成在齒部53處，凸背面部23a、2fe形成為在限定于齒根圓直徑56與齒頂圓直徑58之間的距離上從內徑側朝外徑側延伸超出節圓錐曲線59，該齒根圓直徑56位于齒部53的齒根圓直徑55的外徑側上，而該齒頂圓直徑58位于齒頂圓直徑57 的外徑側上。該凸背面部23a、25a，作為環形基部的部分61形成為在比齒部53的齒根圓直徑55的外徑側上的齒根圓直徑56更靠近徑向側的位置中延伸。部分61的徑向延伸寬度 L 1被設定成小于齒部53的徑向寬度L2。應指出的是，還可省略部分61。環形凹部63形成為比該凸背面部23a、2fe更靠近內徑側，周向環繞側齒輪凹支撐面部13、15與環形凹部63之間的空間。側墊圈47、49分別形成為具有與凸背面部23a、25a的總寬對應的徑向寬度。內徑邊緣47a、49a彎曲形成于環形凹部63中，可配合地設置在垂直背面63a并具有微小的間隔。側墊圈47、49徑向最外側邊緣延伸超出節圓錐曲線59。分別具有與形成在殼體3中的缺口 41a的形狀對應的形狀的兩缺口 47b沿徑向對應形成，由此便于小齒輪17的裝入。因此，凸背面部23a、25a與側墊圈47、49之間的有效摩擦半徑R被設定在側齒輪 23,25的齒部53的外徑側上的齒根圓直徑56與外徑側上的齒頂圓直徑58之間。當差速旋轉時，凸背面部23a、25a與側墊圈47、49之間的有效摩擦半徑R位于側齒輪23、25的外徑側上的齒根圓直徑56與外徑側上的齒頂圓直徑58之間，這使得與動力系統聯動的響應良好的差速限制成為可能，可實現具有合適的差速限制功能的差速器，該合適的差速限制功能能提高普通車輛的起動和爬坡性能。根據本發明實施方式的差速器， 能容易且在不涉及任何個體差異的情況下穩定地提供約為1. 4至1. 8的扭矩比差(稱為 TBR)的特性，從而使得能夠確保耐久性等于或超過傳統差速器的耐久性。此外，對側齒輪23、25的齒輪形狀進行說明，在齒部53的齒頂圓直徑57的背側旋轉方向端部Ma、Mb (齒端面端部)上，形成為R形圓倒角或具有15°至45°的角度的倒角形；由此當滑動時，能容易地沿旋轉方向朝與側墊圈47、49之間的滑動部引入停留在各個齒部53之間的潤滑油，并且，能防止側齒輪23、25的滑動部與側墊圈47、49的滑動部之間的粘附。由此改善滑動響應，并能實現摩擦性質的穩定。此外，通過使倒角形狀形成為朝向外徑側的方向更大，促進了周向速度快的外徑側中潤滑油朝滑動部的流動。平面部60形成在側齒輪23、25的齒部53的外徑側的齒頂圓直徑58處。即使當由于側齒輪23、25與小齒輪17、17的嚙合或與未示出的車軸側的側軸的連接而引起側齒輪23,25的軸心的微小偏差時，該平面部60也能防止在齒部53的外徑側前端與側墊圈47、49 之間的干擾，從而使得能夠穩定摩擦性質。[差速齒輪的裝入]圖6是示出裝入差速齒輪的中間狀態的差速器的立體圖，圖7是示出裝入差速齒輪的中間狀態的差速器的俯視圖。如圖1、6和7所示，具有設置在凸背面部23a、2 上的側墊圈47、49的側齒輪23、 25從窗口 41中的任一窗口插入殼體3，使得該側齒輪23、25經由側墊圈47、49設置在側齒輪凹支撐面部13、15中。其次，從兩窗口 41單獨插入具有與凸背面部17a配合的小齒輪墊圈45的小齒輪 17、17，以便使小齒輪17、17與兩側齒輪23、25嚙合。當發生這種情況時，缺口凹部41a、49b 防止與小齒輪17齒部53的干擾，容易裝配。使由該小齒輪17和側齒輪23、25組成的差速齒輪相對于殼體3繞殼體3的旋轉軸線轉動90°，由此差速齒輪設置成如圖1中的上半部所示。如圖1所示的配置狀態下，組裝小齒輪軸35，差速齒輪的裝配結束。其后，將彈簧銷50安裝在殼體3與小齒輪軸35之間，由此防止小齒輪軸35的移出和旋轉。再者，通過在側墊圈47、49中的至少一個墊圈上設置與殼體3側卡合的卡合部 (優選地，對小齒輪軸35繞其軸線的旋轉進行限制的卡合部)，能維持差速器的殼體3與安裝在內部的構件之間的卡合狀態，從而使得能夠提高殼體3的可運輸性。與此同時，能穩定側墊圈47、49與側齒輪23、25之間的滑動狀態。在將以上述方式裝配的差速器1安裝到機動車輛時，將車軸側的側軸插入殼體3 的凸臺部27、29的內周，以便與側齒輪23、25花鍵接合。[實施例1的效果]本發明實施例1的差速器1包括殼體3，其被可旋轉地支撐；小齒輪17、17，其可自轉地支撐在殼體3上；和一對側齒輪23、25，其可相對旋轉地支撐在殼體3中并與小齒輪 17嚙合。另外，球面形小齒輪凹支撐面部9、11和球面形側齒輪凹支撐面部13、15形成在殼體3的內表面上。球面形小齒輪凹支撐面部9、11和側齒輪凹支撐面部13、15分別可自轉滑動地支撐小齒輪17、17和側齒輪23、25的球面形凸背面部17￡1、17￡1、23￡1、25￡1。另外，在殼體3的側齒輪凹支撐面部13、15側滑動的側齒輪23、25的凸背面部23a、2fe形成在側齒輪 23,25的齒部53上。因此，可將凸背面部23a、25a的有效摩擦半徑R設定得比現有的傳統差速器的摩擦半徑大，由此能用簡單的結構獲得與動力系統聯動響應良好的LSD，從而使得能夠滿足結構簡單并且成本低廉的差速器的普及。凸背面部23a、25a的有效摩擦半徑R被設定在側齒輪23、25的齒部53的外徑側的齒根圓直徑56與外徑側上的齒頂圓直徑58之間。因此，在差速系統的構造的基礎上，能通過與傳統差速器的尺寸相等的尺寸附加較強的差速限制功能，由此能用簡單的結構獲得與動力系統聯動響應良好的LSD。在殼體3的側齒輪凹支撐面部13、15側滑動的側齒輪23、25的凸背面部23a、25a 包括部分61，該部分61被延伸設置在側齒輪23、25的齒部53的外徑側上的齒根圓直徑56 的內徑側。
因此，在減小凸背面部23a、2fe與側墊圈47、49之間(其中，當直接在殼體3上滑動時，在側齒輪凹支撐面部13、15之間)的表面接觸壓力的同時，能確實保持有效摩擦半徑 R較大。另外，由于部分61在齒部的外徑側齒根圓直徑56的內徑側上形成為環形，所以通過側齒輪23、25的穩定的滑動旋轉能穩定摩擦性質。側齒輪23、25的凸背面部23a、2fe形成為在從齒部53的外徑側齒根圓直徑56到外徑側齒頂圓直徑58上、從內徑側向外徑側延伸超出節圓錐曲線59。因此，能通過與現有的傳統差速器的尺寸相等的尺寸將凸背面部23a、25a的有效摩擦半徑R設定至最大極限。另外，通過在凸背面部23a、2fe上提供與節圓錐曲線59對應的滑動面，能確實地承受在小齒輪17與側齒輪23、25之間的嚙合部處沿節圓錐曲線的方向產生的力的分量。環形凹部63形成在側齒輪23、25上，該環形凹部63在比凸背面部23a、2fe更靠近內徑側的位置被限定在側齒輪凹支撐面部23a、25a與環形凹部63之間的周向空間。因此，能使潤滑油環繞圓周方向停留在環形凹部63中，由此能時常地向凸背面部 23a、2fe側的滑動位置提供所需的潤滑油。另外，減小不需要的部分的厚度，由此能夠實現輕量化。球面形側墊圈47、49介于殼體3的側齒輪凹支撐面部13、15側與側齒輪23、25的凸背面部23a、2 之間。因此，殼體3側無須應用昂貴的固化處理，從而能夠降低制造成本。[實施方式的變形例]在實施例1中設置的側墊圈47、49不是必需的組成構件，也可使殼體3的側齒輪凹支撐面部13、15與側齒輪23、25的凸背面部23a、2fe直接滑動。當發生這種情況時，考慮到滑動摩擦時的磨損，殼體3側可被實施高溫加熱處理或固化涂層等。可形成各種形狀的油槽或油孔，或者可將表面粗糙化處理應用于形成在作為滑動面的側齒輪23、25的凸背面部23a、2 上(具體地說，齒部53或部分61)、側墊圈47、49或殼體3的側齒輪凹支撐面部13、15上，以便穩定摩擦性質。如果可以進行配置，則可將與該對側齒輪嚙合的三個以上的小齒輪設置在殼體3中。
權利要求
1.一種差速器，包括差速器殼體(3)；小齒輪(17)，可自轉自如地支撐在所述差速器殼體(3)中；一對側齒輪03、25)，可彼此相對旋轉自如地支撐在所述差速器殼體(3)中并與所述小齒輪(17)嚙合；球面形小齒輪凹支撐面部(9、11)，形成在所述差速器殼體(3)的內表面上，并支撐所述小齒輪(17)的球面形凸背面部(17a)，使得所述小齒輪(17)可滑動地繞其自己的旋轉軸旋轉；以及球面形側齒輪凹支撐面部(13、15)，形成在所述差速器殼體(3)的內表面上，并可自轉滑動地支撐所述側齒輪(23、2幻的球面形凸背面部03a、2fe)，使得所述側齒輪(23、25)可滑動地繞它們自己的旋轉軸旋轉，其中，在所述差速器殼體(3)的側齒輪凹支撐面部(13、1幻側滑動的所述側齒輪的凸背面部(23a、25a)形成在所述側齒輪(23,25)的齒部(53)上。
2.根據權利要求1所述的差速器，其中，在所述差速器殼體(3)的側齒輪凹陷的側齒輪支撐面部(13、1 側滑動的所述側齒輪(23、2幻的凸背面部(23a、25a)的有效摩擦半徑 (R)，被設定在所述側齒輪(23、2幻的齒部(5 的外徑側齒根圓直徑(56)與所述外徑側齒頂圓直徑(58)之間。
3.根據權利要求1或2所述的差速器，其中，在所述差速器殼體C3)的側齒輪凹支撐面部(13、1 側滑動的所述側齒輪03、25)的凸背面部(23a、25a)具備環形基部(61)，所述環形基部(61)延伸設置在所述側齒輪03、25)的齒部(5 的外徑側齒根圓直徑(56)的內徑側。
4.根據權利要求1或2所述的差速器，其中，所述側齒輪03、25)的凸背面部(23a、 25a)，形成為從所述齒部(5 的外徑側齒根圓直徑(56)向外徑側延伸超出節圓錐曲線 (59)。
5.根據權利要求1或2所述的差速器，其中，在所述側齒輪(23、2幻上形成有環形凹部 (63)，該環形凹部(63)以周向環繞與所述側齒輪凹支撐面部(13、15)之間的空間的形狀， 形成在比所述凸背面部(23a、25a)更靠近內徑側的位置。
6.根據權利要求1或2所述的差速器，其中球面形側墊圈(47、49)分別設置在所述差速器殼體(3)的側齒輪凹支撐面部(13、1 與所述側齒輪03、25)的凸背面部(23a、25a) 之間。
7.根據權利要求1或2所述的差速器，其中所述側齒輪凹支撐面部(13、1幻構成球面的一部分，所述球面以所述小齒輪(17)的旋轉軸和所述側齒輪(23、2幻的旋轉軸的交點為曲率中心(C)。
8.根據權利要求1或2所述的差速器，其中，在所述側齒輪(23、2幻的齒端面的旋轉方向端部(Ma、Mb)上，形成有通向所述凸背面部(23a、25a)的倒角部。
9.根據權利要求1或2所述的差速器，其中，在所述差速器殼體C3)的側齒輪凹支撐面部(13、1 側滑動的所述側齒輪(23、25)的凸背面部(23a、25a)具備環形基部(61)，所述環形基部(61)延伸設置在所述側齒輪03、 25)的齒部(53)的外徑側齒根圓直徑(56)的內徑側，所述側齒輪03、25)的凸背面部Q3a、2fe)，形成為從所述齒部(5 的外徑側齒根圓直徑(56)向外徑側延伸超出節圓錐曲線(59)，在所述側齒輪(23、2幻上形成有環形凹部(63)，該環形凹部(6 以周向環繞與所述側齒輪凹支撐面部(13、巧)之間的空間的形狀，形成在比所述凸背面部(23a、25a)更靠近內徑側的位置，球面形側墊圈(47、49)設置在所述差速器殼體C3)的側齒輪凹支撐面部(13、1 與所述側齒輪(23,25)的凸背面部(23a、25a)之間，所述側齒輪凹支撐面部(13、1幻構成球面的一部分，所述球面以所述小齒輪(17)的旋轉軸和所述側齒輪03、25)的旋轉軸的交點為曲率中心(C)，在所述側齒輪03、25)的齒端面的旋轉方向端部(Ma、Mb)上，形成有通向所述凸背面部(23a、25a)的倒角部。
全文摘要
提供一種能夠滿足結構簡單且成本低廉的差速器的普及、且獲得與動力系統的聯動響應良好的LSD(限滑差速器)的差速器。該差速器的特征在于包括可旋轉自如地被支撐的差速器殼體(3)、可自轉地支撐于差速器殼體(3)內的小齒輪(17、19)、以及可相對旋轉自如地支撐于差速器殼體(3)內的與小齒輪(17)嚙合的一對側齒輪(23、25)，在殼體(3)的內表面上形成有可分別自轉滑動地支撐小齒輪(17、19)以及側齒輪(23、25)的球面形凸背面部(17a、19a、23a、25a)的球面形小齒輪凹支撐面部(9、11)以及側齒輪凹支撐面部(13、15)，在側齒輪(23、25)的凸背面部(23a、25a)與差速器殼體(3)的側齒輪凹支撐面部(13、15)之間，設置有側墊圈(47、49)，凸背面部(23a、25a)形成在側齒輪(23、25)的齒部(53)上。
文檔編號F16H48/28GK102563002SQ20111034924
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優先權日2010年11月8日
發明者島田彰久, 相場智 申請人:吉凱恩傳動系統日本株式會社